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解开细胞分裂重要谜题
日期:2015年07月03日 信息来源:深圳市纽邦生物科技点击率:1723

细胞分裂过程对生命至关重要。自维多利亚时代细胞生物学出现以来,细胞分裂的最后阶段——两个子细胞彼此分离的过程一直让科学家们感到着迷。然而在过去很长的时间里,要研究最后的一步即分裂细胞在一分为二之前形成分裂沟(furrow)的过程却极为困难。

早期的生物学家将这一过程命名为“胞质分裂”( cytokinesis),被解读为是“细胞运动”以及一系列高度活跃及组织化的事件。科学家们现在对与之相关的蛋白质和它们的行为有了更多的了解,但有一个重要的谜题仍然未解:细胞是如何向分裂沟处发送信号的?

出现这一盲点的一个简单原因在于:难以在活细胞中看到及检测这样复杂的过程。现在,他们在无细胞的条件下重建了胞质分裂——包括了指挥分子交通的一些信号。结合蛙卵提取物和模拟细胞膜的脂质膜,他们构建出了一个无细胞系统重演分裂沟的组装过程。

这一无细胞系统具有两个巨大的优点:其扩大了分裂沟构建事件的规模,使得观察它们变得更为容易,并为研究人员提供了一种简单的方法操控相关蛋白。当细胞完整无损时,很难做到快速地除去及恢复某些蛋白来观察作用分子的改变对于胞质分裂的影响,而当细胞的内部结构散布在显微镜载玻片上之时则变得很容易。

关键的挑战在于胞质分裂行为完全依赖于细胞膜来形成分裂沟——而构建这一无细胞系统则必须除去细胞膜。认识到可利用玻璃上由两层人工脂质构成的一个受控平板膜,来替代弯曲的、不断移动的复杂细胞膜,使得这项研究工作成为可能。

研究人员说:“我们真正构建出了细胞中发生的事件。我们相信我们的工作不仅朝着理解分裂沟的组装过程迈进了一步,更广泛地说,还推动了认识胞质分裂信号传导的生物物理学。”

一开始,科学家们转向了他们的分子储存物,提出了用这些构件来充当人工中心体以及荧光标记的微管。他们随后模拟了受精过程,通过添加标记抗体,利用荧光显微镜成像了细胞分裂过程所需的一些结构的自组装过程,而这是利用组织培养物中的活细胞不可能做到的事情。

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